ускоряющего СВЧ-поля; поэтому M. часто наз. ускорителем с переменной кратностью.Микротрон (от греч. mikros - малый и ...трон) - циклич. резонансный ускоритель электронов с постоянным во времени ведущим
магн. полем и пост, частотой ускоряющего СВЧ-поля. В классич. M. траектории
ускоренных электронов составлены из ряда возрастающих по радиусу окружностей,
соприкасающихся в общей точке, в к-рой расположена ускоряющая структура.
Принцип действия M. предложен в 1944 В. И. Векслером
одновременно с описанием открытого им явления автофазировки частиц в
резонансных ускорителях. Условие синхронизма для движущихся по разным орбитам
электронов в M. состоит в том, что длина последоват. орбит отличается на целое
число длин волн
ускоряющего СВЧ-поля; поэтому M. часто наз. ускорителем с переменной кратностью.
В классич. M. (рис., а) электроны ускоряются
в СВЧ-резонаторе, расположенном между полюсами пост, электромагнита (магн. диполя).
Ввиду малой величины области фазовой устойчивости 
ускоренный пучок в M. имеет небольшой эпергетич.
разброс. Поперечная устойчивость движения частиц обеспечивается совместным действием
ведущего магн. поля и ускоряющего СВЧ-поля резонатора.
Предельные значения энергии для классич. M. определяются
точностью, с к-рой удаётся воспроизвести магн. поле, и составляют ~30 МэВ при
токах до 100 мА в импульсе. Коэф. заполнения пучком (отношение длительности
импульса к интервалу между импульсами) определяется возможностями используемых
СВЧ-генераторов и обычно лежит в пределах 10-3- 10-4.
Благодаря простоте конструкции и эксплуатации, а также хорошим качествам ускоренного
пучка (высокая монохроматичность, малый поперечный эмиттанс)классич.
M. широко применяются в ядерной физике, медицине, дефектоскопии, радиац. физике, а также в качестве инжекторов релятивистских электронов для синхротронов.
Схематическое изображение электронных рециркуляторов,
основанных на миротронном принципе ускорения: a - классический микротрон;
б - разрезной микротрон; в - двухсторонний микротрон, или квадрутрон;
г - гексатрон; 1 - ускоряющий элемент; 2 - магнитный диполь.
С кон. 70-х гг., в осн. в связи с актуальностью
проблемы создания интенсивных электронных пучков высоких энергий непрерывного
действия, начали применяться M. т. н. политропного типа, в к-рых для формирования
замкнутых орбит ц обеспечения условия синхронизма используется неск. поворотных
магн. диполей и ускоряющих СВЧ-структур, в т. ч. сверхпроводящих.
Простейший ускоритель этого типа - разрезной
M., или М--рейстрек (рис., б), состоит из ускоряющей СВЧ-структуры и двух 180°-х
зеркально-симметричных магн. диполей. В свободных от магн. полей участках орбит
размещаются ускоряющие, фокусирующие, корректирующие и диагпостич. элементы
ускорителя. Разрезные M. с импульсными пучками получили распространение в качестве
инжекторов электронов для накопит, колец. Предельные энергии, достижимые в таких
разрезных M., лежат в интервале 800-1000 МэВ. В политронах высших порядков-квадрутроне,
или двухстороннем M. (рис., в), гексатроне (рис., г), октутроне и т.
д.- используется по неск. элементов периодичности, каждый из к-рых включает
ускоряющую СВЧ-структуру и два зеркально-симметричных участка магн. ноля сегментного
типа, обеспечивающих (совместно с фокусирующими элементами) ахроматический (т.
е. не зависящий от энергии) перенос пучка между ускоряющими структурами.
Ускорители политронного типа дают значит, выигрыш в весе и стоимости магн. диполей, а также выгодно отличаются от обычных M. шириной области фазовой стабильности. На основе использования политронов проектируются каскадные ускорит, комплексы для получения непрерывных электронных пучков с энергиями до 4-5 ГэВ и ср. токами до 300 мкА. Рост фазового объёма пучка из-за квантовых флуктуации синхротронного излучения электронов является осн. фактором, ограничивающим достижимые в политронах энергии.
К. А. Беловинцев
|
|
 |
